计算机03计算机网络课件.pptx
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- 计算机 03 计算机网络 课件
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1、3 3 计算机网络计算机网络 天津科技大学天津科技大学计算机公共基础系计算机公共基础系1目目 录录6.1 网络概述网络概述6.2 网络分类网络分类6.3 数据通信技术数据通信技术6.4 网络协议、网络协议、体系结构体系结构和操作系统和操作系统6.5 网络硬件设备网络硬件设备6.6 Internet概述概述6.7 IP地址、端口号与域名地址、端口号与域名6.8 局域网接入局域网接入Internet6.9 WWW服务服务6.10 电子邮件电子邮件6.11 FTP与文件的上传和下载与文件的上传和下载6.12 远程登录与远程桌面远程登录与远程桌面6.13 信息检索信息检索6.14 云计算与物联网云计算
2、与物联网6.15 互联网互联网+创新创业创新创业6.1 6.1 网络概述网络概述网络的网络的定义定义利用通信设备和传输介质,将具有独立功能的计算机连利用通信设备和传输介质,将具有独立功能的计算机连接起来,在软件(操作系统、协议等)的支持下,实现接起来,在软件(操作系统、协议等)的支持下,实现计算机之间的资源共享、信息交换和分布式处理的系统计算机之间的资源共享、信息交换和分布式处理的系统,称为计算机网络。,称为计算机网络。网络网络的主要的主要功能功能:(1)资源共享)资源共享。(2)信息交换)信息交换。(3)分布式处理。)分布式处理。3 3网络的发展历史网络的发展历史半自动地面防空系统(半自动地
3、面防空系统(Semi-Automatic Ground Environment,SAGE)北美防空司令部信息处理中心的多台大型计算机,通过北美防空司令部信息处理中心的多台大型计算机,通过通信设备接收各地雷达探测到的飞机方位、距离和高度通信设备接收各地雷达探测到的飞机方位、距离和高度信息,经过加工处理计算出飞机的航向、速度和位置,信息,经过加工处理计算出飞机的航向、速度和位置,并判别是否是入侵的敌机。并判别是否是入侵的敌机。网络的发展历史网络的发展历史包括包括四个四个阶段阶段:(1)终端联机系统终端联机系统(2)计算机网络计算机网络(3)标准化标准化的的网络网络(4)Internet6.2 6.
4、2 网络分类网络分类以网络的地理范围进行分类,包括局域网、城域网和以网络的地理范围进行分类,包括局域网、城域网和广广域网域网从网络地理范围划分从网络地理范围划分1局域网局域网(Local Area Network,LAN)一般是指在方圆几)一般是指在方圆几千米范围内连接计算机系统组成的计算机网络千米范围内连接计算机系统组成的计算机网络如一间宿舍、一个办公室、一栋建筑、一所学校等。如一间宿舍、一个办公室、一栋建筑、一所学校等。从网络地理范围划分从网络地理范围划分2城域网城域网城域网(城域网(Metropolitan Area Network,MAN)是在一个方圆)是在一个方圆5千米千米50千米的
5、城市范围内建立的计算机通信网,网中千米的城市范围内建立的计算机通信网,网中传输时延较小,主要采用光纤传输,速率在传输时延较小,主要采用光纤传输,速率在100Mbit/s以上以上。从网络地理范围划分从网络地理范围划分3广域网广域网广域网(广域网(Wide Area Network,WAN)覆盖范围为几十公里)覆盖范围为几十公里甚至几千公里,连接多个城市或国家,甚至横跨几个洲甚至几千公里,连接多个城市或国家,甚至横跨几个洲的网络,形成国际化的远程网络。广域网具有与局域网的网络,形成国际化的远程网络。广域网具有与局域网不同的特点。不同的特点。6.2.2 6.2.2 从网络使用范围分类从网络使用范围分
6、类从网络使用范围的角度,可以把网络分为公用网和专用从网络使用范围的角度,可以把网络分为公用网和专用网网。1公用网公用网公用网(公用网(Public Network)是由网络服务提供商组建、管)是由网络服务提供商组建、管理,供公共用户使用的通信网络。理,供公共用户使用的通信网络。从网络使用范围分类从网络使用范围分类2专用网专用网专用网(专用网(Private Network)是由用户部门自己组建、管理)是由用户部门自己组建、管理的网络,这种网络不向本部门以外的部门和个人提供服的网络,这种网络不向本部门以外的部门和个人提供服务,如军队、铁路、银行等系统拥有各自的专用网。务,如军队、铁路、银行等系统
7、拥有各自的专用网。从网络使用范围分类从网络使用范围分类虚拟专用网络技术(虚拟专用网络技术(Virtual Private Network,VPN),在),在VPN管道中进行加密通信,形成专用网,实现安全的管道中进行加密通信,形成专用网,实现安全的远程远程访问。访问。6.2.3 6.2.3 从网络拓扑结构划分从网络拓扑结构划分拓扑(拓扑(Topology)是从图论演变而来的,研究与大小、形)是从图论演变而来的,研究与大小、形状无关的点、线和面特点的方法状无关的点、线和面特点的方法。采用采用拓扑学的方法抽象的网络结构称为网络的拓扑结构拓扑学的方法抽象的网络结构称为网络的拓扑结构。网络的拓扑结构,包
8、括星形结构、树形结构、总线结构网络的拓扑结构,包括星形结构、树形结构、总线结构、环形结构、全互连形结构和不规则形结构。、环形结构、全互连形结构和不规则形结构。网络拓扑结构网络拓扑结构1星形结构星形结构星形结构的网络是由一个中心节点星形结构的网络是由一个中心节点S通过点对点链路连接通过点对点链路连接所有从节点组成,如图所有从节点组成,如图6-7(a)所示,任意两个节点之间)所示,任意两个节点之间的通信必须通过中心节点的通信必须通过中心节点S完成。完成。网络拓扑结构网络拓扑结构2总线结构总线结构总线结构的网络是以一条高速的公共传输介质连接若干总线结构的网络是以一条高速的公共传输介质连接若干节点组成
9、的网络,如图节点组成的网络,如图6-7(b)所示。总线结构的网络结)所示。总线结构的网络结构简单、容易实现、易于扩展。构简单、容易实现、易于扩展。网络拓扑结构网络拓扑结构3树形结构树形结构树形结构的网络采用分层结构将各个节点连接成树形,树形结构的网络采用分层结构将各个节点连接成树形,如图如图6-7(c)所示。在树形结构中,只有上下节点间进行)所示。在树形结构中,只有上下节点间进行数据交换。它的优点是布线简单,管理、维护方便,缺数据交换。它的优点是布线简单,管理、维护方便,缺点是资源共享能力差,可靠性低。点是资源共享能力差,可靠性低。网络拓扑结构网络拓扑结构4环形结构环形结构环形结构的网络中每个
10、节点仅与两侧节点相连,通过通环形结构的网络中每个节点仅与两侧节点相连,通过通信线路将各节点连接成一个闭合的信线路将各节点连接成一个闭合的环路环路。数据在环路中数据在环路中单向流通,每个节点转发信息。单向流通,每个节点转发信息。网络拓扑结构网络拓扑结构5全互连形结构全互连形结构全互连形结构网络中的每个节点与网络中的其他所有节全互连形结构网络中的每个节点与网络中的其他所有节点都通过线路点都通过线路连接连接5个节点的网络个节点的网络,总共,总共需要需要10条(即条(即n(n-1)/2)线路。)线路。网络拓扑结构网络拓扑结构6不规则不规则形形结构结构在广域网中,根据节点间的距离、信息的流量,决定在在广
11、域网中,根据节点间的距离、信息的流量,决定在节点间是否建立连接。节点间是否建立连接。网络拓扑结构网络拓扑结构【例【例6.1】某高校的网络结构如图某高校的网络结构如图6-8所示,分析该网络的所示,分析该网络的拓扑结构。拓扑结构。6.3 6.3 数据通信数据通信技术技术数据通信技术实现计算机与计算机之间、计算机与终端数据通信技术实现计算机与计算机之间、计算机与终端之间的数据传递,是实现复杂结构的网络的基础之间的数据传递,是实现复杂结构的网络的基础。1数据通信数据通信数据是有意义的实体,涉及事物的形式。信息是数据的数据是有意义的实体,涉及事物的形式。信息是数据的内容或解释内容或解释。模拟数据模拟数据
12、在某个区间内以连续变化的值的形式出现,如在某个区间内以连续变化的值的形式出现,如声音或视频等声音或视频等。数字数据数字数据以离散值的形式出现,如整数、文本。以离散值的形式出现,如整数、文本。数据通信数据通信数据通信系统是将数据从一个节点传递到另一个节点的数据通信系统是将数据从一个节点传递到另一个节点的系统,它包括信源、信道、信宿三个要素系统,它包括信源、信道、信宿三个要素数据通信数据通信信号是数据在传输介质上传输时的表示形式,也称为数信号是数据在传输介质上传输时的表示形式,也称为数据的电子编码、电磁编码据的电子编码、电磁编码。信号信号包括模拟信号和数字信号包括模拟信号和数字信号。模拟信号是在一
13、定的数值范围内可以连续取值的信号,模拟信号是在一定的数值范围内可以连续取值的信号,是一种连续变化的是一种连续变化的电信号电信号。数字信号是一种离散的脉冲数字信号是一种离散的脉冲序序。2 2数据编码数据编码在数据传输时,发送方需要将数据编码为适合在信道中在数据传输时,发送方需要将数据编码为适合在信道中传输的信号,接收方接收到信号后将其还原为数据传输的信号,接收方接收到信号后将其还原为数据。数据编码方法可以分为数字信号编码和模拟信号编码。数据编码方法可以分为数字信号编码和模拟信号编码。数据编码数据编码(1)数字信号)数字信号编码编码数字信号编码是将二进制数据用不同电平或电压极性表数字信号编码是将二
14、进制数据用不同电平或电压极性表示,形成矩形脉冲信号的编码方式。示,形成矩形脉冲信号的编码方式。数据编码数据编码(2)模拟信号编码。它是将二进制数据转换为模拟信号)模拟信号编码。它是将二进制数据转换为模拟信号进行传输的编码方式。进行传输的编码方式。3 3差错控制差错控制差错差错:在在数据传输过程中,受信道内外的干扰,不可避数据传输过程中,受信道内外的干扰,不可避免地发生接收数据与发送数据不一致的免地发生接收数据与发送数据不一致的现象现象。通信系统通信系统必须具有检测差错和纠正差错的差错控制功能必须具有检测差错和纠正差错的差错控制功能。差错控制的核心是在发送数据中加入能够在目的地检查差错控制的核心
15、是在发送数据中加入能够在目的地检查或纠正传输差错的冗余编码或纠正传输差错的冗余编码。能自动检测出错误的编码是能自动检测出错误的编码是检错码检错码;能能自动检测并纠正差错的编码是自动检测并纠正差错的编码是纠错码纠错码差错控制差错控制(1)奇偶校验码)奇偶校验码。奇偶校验码是最常用的检错码。其原理是在奇偶校验码是最常用的检错码。其原理是在7位数据后增位数据后增加加1位,使位,使1的个数为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)的个数为奇数(奇校验)或偶数(偶校验)。在在目的地,根据目的地,根据1的数目为奇数或偶数,判断传输有无差的数目为奇数或偶数,判断传输有无差错错。奇数奇数校验校验:原始数据原始数据=10
16、01011,8位信号是位信号是11001011接收端,如果接收端,如果1的个数为偶数则报错,否则判正确。的个数为偶数则报错,否则判正确。当同时错当同时错2位时,校验会失败。位时,校验会失败。差错控制差错控制(2)循环冗余校验()循环冗余校验(CRC)码码数据表示为数据表示为f(x)r(x)=f(x)/g(x)发送发送方发送方发送f(x)+r(x)接收接收方接收到数据方接收到数据f2(x)+r2(x)rx=f2(x)/g(x)如果如果r2(x)=r(x),则判断传输无差错,则判断传输无差错,否则有差错否则有差错6.4 6.4 网络协议、体系结构和操作系统网络协议、体系结构和操作系统网络协议是指为
17、了使网络中的计算机之间能够正确传输网络协议是指为了使网络中的计算机之间能够正确传输信息而制定的关于信息传输的规则、约定与标准。信息而制定的关于信息传输的规则、约定与标准。通信双方必须按照同样的协议发送和接收信息,才能正通信双方必须按照同样的协议发送和接收信息,才能正确地进行数据通信确地进行数据通信。常用的网络协议有常用的网络协议有TCP/IP、NetBEUI协议和协议和IPX/SPX协议。协议。6.4.2 6.4.2 网络体系结构网络体系结构网络协议的设计相当复杂,在设计协议时普遍采用层次网络协议的设计相当复杂,在设计协议时普遍采用层次结构模型,把复杂问题分解为若干简单、易于处理的问结构模型,
18、把复杂问题分解为若干简单、易于处理的问题题。在在协议层次结构中,每层都以前一层为基础,相邻层之协议层次结构中,每层都以前一层为基础,相邻层之间有通信约束的接口。下一层为上一层提供服务,上一间有通信约束的接口。下一层为上一层提供服务,上一层是下一层的用户层是下一层的用户。网络体系结构网络体系结构网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体系结构网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体系结构。国际标准化组织(国际标准化组织(ISO)制定了)制定了OSI(开放式系统互联模型开放式系统互联模型)开放是指只要遵循开放是指只要遵循OSI标准,一个系统就可以与位于世界标准,一个系统就可以与位于世界上任何地方
19、、同样遵循同一标准的其他任何系统进行通上任何地方、同样遵循同一标准的其他任何系统进行通信信;系统系统则是计算机、外设、终端、传输设备、人员以及相则是计算机、外设、终端、传输设备、人员以及相应软件的集合。应软件的集合。网络体系结构网络体系结构OSI是是7层结构的层结构的模型模型网络中各网络中各节点具有节点具有相同的层次结构;不同节点的同一层相同的层次结构;不同节点的同一层功能相同;同一节点内相邻层之间通过接口通信;每一功能相同;同一节点内相邻层之间通过接口通信;每一层可以使用下层提供的服务,并向其上层提供服务;不层可以使用下层提供的服务,并向其上层提供服务;不同节点的同等层通过协议来实现对等层之
20、间的通信。同节点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。6.4.3 6.4.3 网络网络操作系统操作系统网络操作系统不仅要管理本机资源,还应具有提供网络网络操作系统不仅要管理本机资源,还应具有提供网络服务的服务的功能功能。常用的有常用的有UNIX/Linux,Windows NT/2000/2003/2007的的Server版等。版等。6.5 6.5 网络硬件设备网络硬件设备网络的硬件设备网络的硬件设备包括包括三三部分部分:(1)网络)网络主体设备主体设备(2)网络网络传输传输介质介质(3)网络网络连接连接设备设备6.5.1 6.5.1 网络主体设备网络主体设备网络主体设备也称为主机(网络主体
21、设备也称为主机(Host),包括服务器(),包括服务器(Server)和客户机()和客户机(Client)服务器运行网络操作系统,提供共享资源,进行网络控服务器运行网络操作系统,提供共享资源,进行网络控制制。客户机就是用户接入网络的计算机,可以共享网络资源客户机就是用户接入网络的计算机,可以共享网络资源,进行信息交流。,进行信息交流。6.5.2 6.5.2 网络传输介质网络传输介质传输介质是指在通信中数据传输的载体,是网络中数据传输介质是指在通信中数据传输的载体,是网络中数据发送者和接收者之间的物理路径发送者和接收者之间的物理路径。传输介质分为有线介质和无线介质两大类。传输介质分为有线介质和无
22、线介质两大类。1 1传输速率传输速率波特率。用于说明在单位时间传输了多少个码元,它用波特率。用于说明在单位时间传输了多少个码元,它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示,其单位为单位时间内载波调制状态改变的次数来表示,其单位为波特(波特(Baud)。在数字通信中,用时间间隔相同的符号来表示数字,这在数字通信中,用时间间隔相同的符号来表示数字,这个符号称为个符号称为码元码元每个码元可以表示一个二进制数、八进制数、十进制数每个码元可以表示一个二进制数、八进制数、十进制数、十六进制数等。、十六进制数等。电磁光谱图电磁光谱图频率越来越高,可以调制的波特率也就越来越高,各自频率越来越高,可以调制的波特
23、率也就越来越高,各自适合在对应的介质中传输。适合在对应的介质中传输。传输速率传输速率(2)比特率比特率线路中每秒传输的有效二进制位数,称为比特率,其单线路中每秒传输的有效二进制位数,称为比特率,其单位是位是bit/s(Bit Per Second)传输速率可以描述为传输速率可以描述为kbit/s、Mbit/s、Gbit/s在线路的传输过程中,如果每个码元只有两种状态即1和0,此时波特率=比特率。10M宽带,一般指的是10Mbit/s。因为1Byte=8bit,所以该宽带最大下载速率约为1.25MB/s。2 2有线传输介质有线传输介质(1)双绞线双绞线一般包括一般包括4对绝缘铜线,外部包裹屏蔽层
24、和塑料外皮,每对绝缘铜线,外部包裹屏蔽层和塑料外皮,每对按照一定距离绞合若干次,可以减少电磁干扰、保护对按照一定距离绞合若干次,可以减少电磁干扰、保护数据和信息传输数据和信息传输1.经常会使用双绞线连接交换设备,组织星形网络经常会使用双绞线连接交换设备,组织星形网络(2)同轴电缆同轴电缆同轴电缆(同轴电缆(Coaxial Cable)的内芯是单股实心铜线,外包)的内芯是单股实心铜线,外包一层绝缘材料,再外层是金属屏蔽线组成的网状导体,一层绝缘材料,再外层是金属屏蔽线组成的网状导体,具有屏蔽作用,最外层是具有屏蔽作用,最外层是绝缘层绝缘层同轴电缆具有高速率、高抗干扰性的优点,但是价格比同轴电缆具
25、有高速率、高抗干扰性的优点,但是价格比双绞线贵得多,在网络发展的早期广泛用于组建总线形双绞线贵得多,在网络发展的早期广泛用于组建总线形局域网,局域网,(3)光纤。光纤的中心为一根玻璃或透明塑料制成的光)光纤。光纤的中心为一根玻璃或透明塑料制成的光导纤维,周围包裹保护导纤维,周围包裹保护材料材料可以可以将将多根光纤合并在一根光缆多根光纤合并在一根光缆中中光纤以光脉冲的形式传输信号,具有频带宽、电磁干扰光纤以光脉冲的形式传输信号,具有频带宽、电磁干扰小、传输距离远、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保小、传输距离远、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保真度高、性能可靠等优点真度高、性能可靠等优点3 3无线
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